بررسی اثر عدد همارایی بر روی ترابرد الکترونی در مواد نانو ساختار بوسیله شبیه سازی به روش گشت تصادفی

بسیاری از موادی که روزانه با آنها سروکار داریم، ساختار بی نظم و فرکتالی شکل دارند. لایه های نیمه رسانای نانوساختار متخلخل با نوار ممنوعه بزرگ چونtio2 ، znoو wo3 نمونه بارز این مواد بشمار می روند. از جمله کاربردهای این فیلم ها می توان به نسل جدید ابزارهای اپتوالکترونیک و سلول های فوتوولتائیک بویژه سلو ل های خورشیدی رنگدانه ای، سلول های پلیمری آلی و سلول های بسیار نازک اشاره کرد. ابعاد نانو متری ذرات تشکیل دهنده و بزرگی نسبت سطح موثر به حجم فیلم، ویژگی های اپتیکی و الکترونیکی منحصر بفردی را ایجاد می کند که بر ترابرد حامل ها و کارایی ابزار، به شدت تأثیر گذاشته است. هدف از انجام این پروژه بررسی اثر ساختار شبکه فضایی بویژه عدد همارایی و درصد تخلخل شبکه و نیز مکان تله ها بر فرایند پخش الکترون و رسانندگی لایه نیمه رسانای نانوساختار با آرایش منظم نانوذرات است. یک روش مطالعه ترابرد الکترونی در چنین موادی استفاده از شبیه سازی مونت کارلو است. روش گشت تصادفی یک روش آماری است، که می تواند توصیف مناسبی از ترابرد الکترونی در شبکه ای از تله ها بدست آورد. کاربرد این روش بخصوص در مواد نانوساختار مانند لایه نازک tio2، که در سلول های خورشیـدی رنگدانه ای استفاده می شود، حائـز اهمیت است. بدین منظور شبکه های سه بعدی متعددی از نانوذرات که با توزیعی از حالت های جایگزیده جفت شده اند، را ایجاد می کنیم. شبکه مورد بررسی از اشغــال تصادفی جایگا ه های شبکه های بلوری منظم، با مدل پرکولاسیون جایگاهی، ساخته شد ه است. نتایج بدست آمده از این پژوهش حاکی از آن است که با افزایش تخلخل شبکه در نزدیکی آستانه پرکولاسیون و کاهش عدد همارایی متوسط نانوذرات، ضریب پخش به صورت یک رابطه توانی بر حسب تفاوت بین تخلخل p و حد آستانه تخلخل فیلم pc، کاهش می یابد. به علاوه در مقایسه با آرایش بی نظم نانو ذرات، لایه هایی که بر روی شبکه های منظم شکل گرفته اند، ضریب پخش و بازده بزرگتری دارند. همچنین توزیع سطحی تله ها در مقایسه با توزیع حجمی، ضریب پخش بالاتری را نشان می دهد و نیز هر چه عدد همارایی متوسط نانو ذرات بیشتر باشد ضریب پخش الکترون بزرگتر است.